KR20050086222A - 입체 영상 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

입체 영상 표시장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시분할적으로 구동되는 배리어를 이용하여 입체영상을 표시하는 입체영상 표시장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 표시패널은 시차(視差)가 있는 제1영상 및 제2영상을 시분할하여 순차적으로 표시한다. 표시패널 전면에 배치되는 배리어는 제1영상이 투과되는 제1영상투과영역과 제2영상이 투과되는 제2영상투과영역을 포함한다. 이와 같은 배리어를 구동하는 배리어구동부는 입력되는 제1영상 신호 및 제2영상 신호에 동기하여 상기 제1영상투과영역 및 상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어한다. 여기서, 배리어구동부는 입력된 영상신호에서 하나의 화면에 표시되는 전체 영상신호를 단위영상신호로서 추출하고, 단위영상신호에 기초하여 배리어동작을 위한 기준신호를 생성한다. 이 기준신호에 기초하여 제1영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호 및 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호를 생성한다.

Description

입체 영상 표시장치 및 그 구동 방법{Stereoscopic display device and driving method thereof}
본 발명은 입체영상 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 컬러 필드 순차 방식을 이용하는 액정표시패널 및 액정배리어를 사용하여 입체영상을 표시하는 입체영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 사람이 입체감을 느끼는 요인은 생리적인 요인과 경험적인 요인이 있는데, 3차원 영상표시 기술에서는 일반적으로 근거리에서 입체감을 인식하는 가장 큰 요인인 양안시차(binocular parallax)를 이용하여 물체의 입체감을 느끼게 된다.
입체영상을 보는 방식으로서는 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경 방식이 있다.
안경을 착용하는 방식은 양안에 각각 청색과 적색의 색안경을 쓰는 애너그리프(anaglyph)방식과, 각각 편광 방향이 다른 편광안경을 쓰는 편광방식, 그리고 시간 분할된 화면을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기시킨 전자셔터가 설치된 안경을 쓰는 시분할방식이 있다. 그러나, 안경을 착용하는 방식은 안경을 써야 하는 불편함과 안경을 쓴 상태로 화상 이외의 다른 사물을 관찰하는데 지장을 받는 등의 문제점이 있다. 따라서, 근래에는 안경을 착용하지 않는 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
안경을 착용하지 않는 무안경 방식으로서 알려진 대표적인 것으로는, 원통형의 렌즈 어레이를 수직으로 배열한 렌티큘러(lenticular) 렌즈판을 영상패널 전방에 설치하는 렌티큘러 방식과, 배리어(barrier)를 이용하여 좌안과 우안 영상을 분리하여 입체 효과를 내는 배리어 방식이 있다.
도 1은 종래의 배리어 방식을 이용한 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입체영상 표시장치(10)는 영상패널(13) 및 배리어(11)를 포함한다.
불투명한 영역(11-1)과 투명한 영역(11-2)이 반복 배열되어 형성된 배리어(11)가 영상패널(13)의 전면에 배치된다. 그리고, 영상패널(13)은 우안에 의해 보여지는 우안 대응 픽셀(13-1)과, 좌안에 의해 보여지는 좌안 대응 픽셀(13-2)로 구성되어 있다.
관찰자는 배리어(11)의 투명영역(11-2)을 통해 영상패널(13)에 표시되는 화상을 보게 되는데, 관찰자의 좌안(15)과 우안(14)은 동일한 투명영역(11-2)을 통하더라도 각각 영상패널(13)의 다른 영역을 보게 된다. 즉, 관찰자는 좌안과 우안이 투명영역(11-2)을 통해서 각각 인접 영역의 픽셀에 표시되는 영상을 보게 되어 입체감을 느끼도록 하는 것이다.
이와 같이, 영상패널의 좌안영역에 좌안영상이 표시되고 우안영역에는 우안영상이 표시되며, 관찰자는 배리어의 슬릿을 통하여 동시에 좌안영상과 우안영상을 보게되는 방식을 공간분할 배리어 방식이라고 한다.
이와 같은 공간분할 배리어 방식은 좌안영상과 우안영상을 동시에 표시하여야만 한다. 즉, 영상패널에서 인접한 화소들에 각각 이질적인 영상이 동시에 표시되도록 구동하여야 한다는 어려움이 있다.
특히, 3원색 각각의 단색 영상을 시분할로 고속으로 순차 표시함으로써 눈의 잔상 효과를 이용하고 관측자에게 컬러 화상으로 시인(視認)시키는 방식인 컬러 필드 순차 방식(color field sequential method, 이하 FS 방식이라고 명명함)으로 구동되는 액정표시패널(이하 FS-LCD라고 명명함)을 영상패널로 사용하는 배리어 방식의 입체영상표시장치에서, 단색 영상의 시분할 표시에 맞춰 시분할적으로 좌안영상과 우안영상을 안정적으로 표시할 수 있는 장치가 절실히 요구되는 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 시분할적으로 구동되는 배리어를 이용하여 입체영상을 표시하는 입체영상 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 입체영상 표시 장치는,
시차(視差)가 있는 제1영상 및 제2영상을 시분할하여 순차적으로 표시하는 표시패널;
상기 표시패널 전면에 배치되고, 상기 제1영상이 투과되는 제1영상투과영역과 상기 제2영상이 투과되는 제2영상투과영역을 포함하는 배리어; 및
입력되는 제1영상 신호 및 제2영상 신호에 동기하여 상기 제1영상투과영역 및 상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 배리어구동부를 포함한다.
상기 표시패널은 컬러 필드 순차 방식으로 구동되는 액정표시패널일 수 있다.
상기 배리어구동부는 외부로부터 입력되는 영상신호를 버퍼링하는 영상신호입력부; 입력된 영상신호에서 하나의 화면에 표시되는 전체 영상신호를 단위영상신호로서 추출하고(B), 단위영상신호에 기초하여 배리어동작을 위한 기준신호(C)를 생성하는 기준신호생성부; 및 상기 기준신호에 기초하여 상기 제1영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D1) 및 상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D2)를 생성하는 배리어구동신호생성부를 포함할 수 있다.
상기 기준신호생성부는 입력된 영상신호에서 저주파성분을 여파하여 단위영상신호로서 추출하는 저역통과필터; 및 추출된 상기 단위영상신호를 정제하여 온전한 펄스파형을 갖는 상기 기준신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.
상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D2)는 제1영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D1)의 반전신호일 수 있다.
상기 배리어는 상기 배리어구동신호생성부에서 생성된 구동신호에 기초하여 제1영상투과영역과 제2영상투과영역이 온오프되는 LC셔터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 입체영상 표시장치의 구동방법은, 제1영상이 투과되는 제1영상투과영역과, 상기 제1영상과는 시차(視差)가 있는 제2영상이 투과되는 제2영상투과영역을 포함하는 배리어를 이용하여 입체영상을 표시하는 입체영상 표시장치의 구동방법으로서,
a) 상기 제1영상을 표시하기 위한 입력영상신호들은 하나의 제1신호, 상기 제2영상을 표시하기 위한 입력영상신호들은 하나의 제2신호로 형성하는 단계; 및
b) 상기 제1신호에 기초하여 상기 제1영상투과영역을 개방하고 상기 제2신호에 기초하여 상기 제2영상투과영역을 개방하는 단계를 포함한다.
상기 a) 단계에서, 상기 입력영상신호들을 저역통과필터를 이용하여 하나의 제1신호 또는 제2신호로 각각 형성할 수 있다.
또한, 상기 제2신호와 상기 제1신호는 서로 반전된 신호일 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
표시장치(100)는 시분할 방식 입체표시장치로서, 영상패널에는 좌안영상과 우안영상이 각각의 영역에 동시에 표시되는 것이 아니라, 좌안영상과 우안영상을 고속 시분할하여 표시한다. 즉 왼쪽과 오른쪽 눈으로 인식하는 좌안영상과 우안영상을 빠르게 번갈아 보여줌으로써(예컨대, 각각 60㎐), 관찰자로 하여금 입체감을 느끼게 하는 표시장치이다.
구체적으로, 표시장치(100)는, FS-LCD(110), 상기 FS-LCD를 구동하는 패널구동부(120), LC셔터(131) 및 프리즘(133)으로 이루어진 배리어(130) 및 배리어구동부(140)를 포함한다.
FS-LCD(110)에는 앞서 설명한 바와 같이, R, G, B의 단색 영상이 시분할로 고속으로 순차적으로 표시됨으로써 컬러 영상이 표시된다.
패널구동부(120)는 입력영상을 처리하여 FS-LCD(110)에 R, G, B 단색 영상들이 시분할로 고속으로 표시될 수 있는 구동신호 및 좌안영상 및 우안영상이 시분할로 표시될 수 있도록 하는 구동신호를 FS-LCD(110)으로 출력한다.
배리어(130)는 LC셔터(131) 및 프리즘(133)을 포함한다.
LC셔터(131)는 액정(liquid crystal)의 분자배열을 이용하여 영상의 투과 또는 차단(shutting)을 수행한다. 구체적으로 액정은 인가되는 전압에 따라서 분자 배열이 변화되어 분자 배열에 따라서 복굴절성, 시광성(施光性), 이색성, 광산란성 등의 변과가 생긴다. 이와 같은 광 변조 작용을 사용하여 영상의 투과 또는 차단(shutting)을 수행한다. 즉, LC셔터(131)는 교대로 배열된 좌안영상투과영역(a) 및 우안영상투과영역(b)으로 이루어지고 수신되는 구동신호에 따라 각 영역들이 개방되거나 차단된다. 따라서 관찰자는 좌안영상투과영역(a)을 통과한 좌안영상을 왼쪽눈으로 관찰하게 되고, 우안영상투과영역(b)을 통과한 우안영상을 오른쪽 눈으로 영상을 관찰하게 된다.
배리어구동부(140)는 입력영상에 기초하여 LC셔터(131)의 좌안영상투과영역(a) 및 우안영상투과영역(b)의 차단 및 개방을 제어하는 구동신호를 생성한다. 즉, 배리어구동부(140)는, FS-LCD(110)에 좌안영상이 표시될 때 LC셔터(131)의 좌안영상투과영역(a)을 개방하고 우안영상투과영역(b)을 차단하여 좌안영상이 투과되도록 구동한다. 또한, 배리어구동부(140)는, FS-LCD(110)에 우안영상이 표시될 때 LC셔터(131)의 우안영상투과영역(b)를 개방하고 좌안영상투과영역(a)를 차단하여 우안영상이 투과되도록 구동한다.
도 3은 입력되는 영상신호와 배리어의 구동신호의 관계를 보여주는 시간도표이다.
R, G, B의 우안영상들(R_R, R_G, R_B)이 순차적으로 입력되어 표시되는 동안 우안영상투과영역(b)는 개방되고 좌안영상투과영역(a)는 차단된다. 한편, R, G, B의 좌안영상들(L_R, L_G, L_B)이 순차적으로 입력되어 표시되는 동안 좌안영상투과영역(a)은 개방되고 우안영상투과영역(b)은 차단된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배리어구동부(140)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
배리어구동부(140)는 영상신호입력부(401), 저역통과필터(403), 비교부(405) 및 배리어구동신호생성부(407)를 포함한다.
영상신호입력부(401)는 외부로부터 입력되는 좌안영상신호 및 우안영상신호가 수신하여 버퍼링(buffering)한다.
저역통과필터(403)는 상기 LC셔텨의 구동신호의 기준신호를 생성하는 기준신호생성부이다. 즉, 저역통과필터(403)는 입력된 영상신호에서 저주파성분을 여파하여 하나의 화면에 표시되는 모든 좌안영상신호 또는 모든 우안영상신호를 각각 단위영상신호로서 추출한다.
보다 구체적으로, 저역통과필터(403)는 영상신호입력부(401)로부터 수신한 영상신호 중에 저주파성분만을 여파(filtering)하여 하나의 화면에 표시되는 영상신호들을 특정 단위영상으로 표시할 수 있는 신호, 예컨대 하나의 화면에 표시되는 좌안영상들과 우안영상들로 구별할 수 있는 신호를 생성한다.
비교부(405)는 저역통과필터(403)를 통과하여 추출된 신호를 온전한 펄스신호들로 구현한다. 예컨대, 비교부(405)는, 저역통과필터(403)로부터 입력되는 신호가 특정값 이상인 경우 하이(high) 값을 출력하고, 특정값 이하인 경우 로우(low) 값을 출력하여 펄스신호를 생성한다. 이렇게 생성된 펄스신호는 배리어구동을 위한 기준신호가 된다.
배리어구동신호생성부(407)는 비교부(405)에서 생성된 펄스신호의 상승 에지(rising edge)가 입력될 때마다 출력신호의 하이와 로우를 전환한다.
즉, 최초의 상승 에지에서는 우안신호(Q)가 하이레벨(온신호)로 출력되고, 따라서 좌안신호(~Q)는 로우레벨(오프신호)이 출력된다. 이 신호들에 의해 LC셔터(131)의 우안영상투과영역(b)은 개방되고 좌안영상투과영역(a)은 차단되도록 구동된다.
그 다음 이어지는 상승 에지에서는 우안신호(Q)를 하이레벨에서 로우레벨로 전환하며, 따라서 좌안신호(~Q)는 하이레벨(온신호)이 출력된다. 이 신호들에 의해 LC셔터(131)의 우안영상투과영역(b)은 차단되고 좌안영상투과영역(a)은 개방되도록 구동된다.
도 5는 입력되는 영상신호(A), 저역통과필터(403)의 출력신호(B), 비교부(405)의 출력신호(C) 및 배리어구동신호생성부(407)의 출력신호들(D1, D2)의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 5에서와 같이, 입력되는 영상신호(A)를 저주파 성분을 필터링함으로써 하나의 화면에 표시될 영상군 신호(B)를 형성하고 영상군 신호를 펄스신호(C)로 구현한다. 그리고, 펄스신호(C)에 동기하여 우안신호(Q)와 좌안신호(~Q)가 생성된다.
이렇게 하여, 좌안영상이 입력될 때는 좌안영상투과영역을 통과한 영상을 관찰하고, 우안영상이 입력될 때는 우안영상투과영역을 통과한 영상을 관찰하게 되어 연속적으로 관찰된 좌, 우 영상에 의해 입체감을 느끼게 된다.
수직 동기신호에 기초하여 좌안영상투과영역과 우안영상투과영역의 온오프를 제어하면, 수직 동기신호와 표시장치 내의 고정된 수직 주파수와 일치하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 수직 동기신호와 표시장치내의 수직 주파수가 일치하지 않으면 입체영상과 배리어동작이 동기되지 않게 되어 입체영상이 제대로 표시될 수 없게 된다. 예컨대 고정된 수직 주파수에 동기하여 하게 되면 동영상의 속도가 느려질 경우 이와 동기된 배리어의 동작이 이루어지지 않으므로 좌우에 선별적으로 보여지는 것이 불가능하게 된다.
그러나, 본 발명에 따르면, 표시되는 영상신호에 동기하여 배리어의 동작이 제어되므로 시분할 입체영상 표시장치에서 배리어 구동이 영상 신호에 맞춰 동기되어 동작하게 됨으로써 동영상 속도에 관계없이 모든 입체 동영상을 표시할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
예컨대 본 발명의 실시예에서는 영상패널로서 FS-LCD를 이용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니라 플라즈마표시패널, 전계방출표시패널 등을 이용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 배리어가 좌안영상과 우안영상의 2개의 시인각도를 갖는 경우를 예로서 설명하였지만, 3이상의 복수개의 투과영역이 마련되고 투과영역들을 시분할적으로 순차적으로 개방하도록 동작하는 3이상의 시인각도를 갖는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 입체영상 표시장치의 입체영상을 표시하기 위한 배리어의 LC셔터가 표시될 영상신호에 기초하여 시분할로 동작한다.
따라서 배리어 구동, 즉 좌안영상투과영역 및 우안영상투과영역의 개방과 차단 동작이 영상 신호에 동기하여 제어됨으로써, 동영상 속도 또는 영상신호의 주파수에 관계없이 모든 입체영상을 일그러짐 없이 효과적으로 표시할 수 있다.
도 1은 종래의 배리어 방식을 이용한 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 입력되는 영상신호와 배리어의 구동신호의 관계를 보여주는 시간도표이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배리어구동부(140)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 입력되는 영상신호(A), 저역통과필터(403)의 출력신호(B), 비교부(405)의 출력신호(C) 및 배리어구동신호생성부(407)의 출력신호들(D1, D2)의 파형을 보여주는 그래프이다.

Claims (9)

  1. 입체영상 표시장치에 있어서,
    시차(視差)가 있는 제1영상 및 제2영상을 시분할하여 순차적으로 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 전면에 배치되고, 상기 제1영상이 투과되는 제1영상투과영역과 상기 제2영상이 투과되는 제2영상투과영역을 포함하는 배리어; 및
    입력되는 제1영상 신호 및 제2영상 신호에 동기하여 상기 제1영상투과영역 및 상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 배리어구동부
    를 포함하는 입체영상 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널은 컬러 필드 순차 방식으로 구동되는 액정표시패널인 입체영상 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배리어구동부는
    외부로부터 입력되는 영상신호를 버퍼링하는 영상신호입력부;
    입력된 영상신호에서 하나의 화면에 표시되는 전체 영상신호를 단위영상신호로서 추출하고(B), 단위영상신호에 기초하여 배리어동작을 위한 기준신호(C)를 생성하는 기준신호생성부; 및
    상기 기준신호에 기초하여 상기 제1영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D1) 및 상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D2)를 생성하는 배리어구동신호생성부
    를 포함하는 입체영상 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준신호생성부는
    입력된 영상신호에서 저주파성분을 여파하여 단위영상신호로서 추출하는 저역통과필터; 및
    추출된 상기 단위영상신호를 정제하여 온전한 펄스파형을 갖는 상기 기준신호를 생성하는 비교기
    를 포함하는 입체영상 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D2)는 제1영상투과영역의 개폐를 제어하는 구동신호(D1)의 반전신호인 입체영상 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배리어는
    상기 배리어구동신호생성부에서 생성된 구동신호에 기초하여 제1영상투과영역과 제2영상투과영역이 온오프되는 LC셔터를 포함하는 입체영상 표시장치.
  7. 제1영상이 투과되는 제1영상투과영역과, 상기 제1영상과 시차(時差)가 있는 제2영상이 투과되는 제2영상투과영역을 포함하는 배리어를 이용하여 입체영상을 표시하는 입체영상 표시장치의 구동방법에 있어서,
    a) 상기 제1영상을 표시하기 위한 입력영상신호들은 하나의 제1신호, 상기 제2영상을 표시하기 위한 입력영상신호들은 하나의 제2신호로 형성하는 단계; 및
    b) 상기 제1신호에 기초하여 상기 제1영상투과영역을 개방하고 상기 제2신호에 기초하여 상기 제2영상투과영역을 개방하는 단계
    를 포함하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 입력영상신호들을 저역통과필터를 이용하여 하나의 제1신호 또는 제2신호로 각각 형성하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2신호와 상기 제1신호는 서로 반전된 신호인 입체영상 표시장치의 구동방법.
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